第5章-微生物在食品工业中的应用-课件

微生物在食品工业中的应用

第五章1PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1微生物与乳制品5.2微生物与发酵调味品

5.3微生物与酿造酒5.4微生物与单细胞蛋白5.5食品工业中微生物酶制剂2PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1微生物与乳制品5.1.1乳制品中的乳酸细菌类群

乳酸细菌是一类能使可发酵性碳水化合物转化成乳酸的细菌的统称。

3PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1.1.1乳杆菌属

（1）形态特征

细胞多呈长或细长杆状、弯曲形短杆状及棒状球杆状，一般呈链排列。通常不运动，有的具有周生鞭毛能够运动。无芽孢。大多不产色素。4PPT课件微生物在食品工业中的应用

（2）生理生化特点

化能异养型，根据对碳水化合物的发酵类型，可将乳杆菌属分为三个类群，即第一类是同型发酵群；第二类是兼异性发酵群；第三类是异型发酵群。5PPT课件微生物在食品工业中的应用

（3）乳酸杆菌属的代表种

①保加利亚乳杆菌。长杆状、两端钝圆。

菌落呈棉花状。

最适生长温度37～45℃。

革兰氏阳性，厌氧性菌。6PPT课件微生物在食品工业中的应用

②嗜酸乳杆菌。

细长杆状。

最适生长温度37℃。耐热性差，耐酸性强。革兰氏阳性。代谢产物乳杆菌素、嗜酸乳素、酸菌素可抑制病原菌和腐败菌的生长。7PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1.1.2链球菌属

（1）形态特征

细胞呈球形或卵园形，成对或成链排列。革兰氏染色阳性，无芽孢，一般不运动，不产生色素。

（2）生理生化特点

化能异养型、兼性厌氧型。

（3）链球菌属的代表种

①嗜热链球菌。

长链球状。

可使牛乳凝固。最适生长温度40～45℃，耐热性强。8PPT课件微生物在食品工业中的应用②乳酸链球菌。

双球、短链或长链状。

牛乳随便放置时的凝固大部分由该菌所致。

最适生长温度30℃。

③乳脂链球菌。

长链状，同型乳酸发酵。

产酸和耐酸能力都较弱，产酸温度18～20℃，37℃以上不产酸、不生长。9PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1.1.3双歧杆菌属

（1）形态特征

Y字形、V字形、弯曲状，革兰氏染色阳性，无芽孢和鞭毛，不运动。

（2）生理生化特点

化能异养型专性厌氧最适生长温度37℃10PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1.2乳酸菌与发酵乳制品

发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定的微生物（主要是乳酸菌）进行发酵，产生具有特殊风味的食品，称为发酵乳制品。发酵乳制品分为四大类：发酵乳、干酪、酸乳菌制剂和酸乳粉。11PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1.2.1微生物与发酵乳制品中风味物质的形成

（1）乳糖的乳酸

（2）柠檬酸转变为双乙酰（3）乙醛的产生（4）乙醇的产生（5）甲酸、乙酸和丙酸的产生（6）二氧化碳的产生12PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1.2.1酸乳

酸乳是新鲜牛乳经过乳酸菌发酵后制成的发酵乳饮料。根据其发酵方式可分为凝固型、搅拌型和饮料型三种。

（1）乳酸菌种选择及生产工艺

通常使用两种或两种以上菌种的混合使用，相互产生共生作用。13PPT课件微生物在食品工业中的应用

①共同发酵法生产工艺

共同发酵法双歧杆菌酸奶的生产工艺流程如下：原料乳

↓标准化↓

调配←(蔗糖10%+葡萄糖2%)↓

均质(15～20MPa)↓

杀菌(115℃，8min)

↓

冷却(38～40℃)

↓

适量维生素C→接种←(双歧杆菌6%、嗜热链球菌（保加利亚乳杆菌）3%)

↓灌装←消毒瓶

↓

发酵(38～39℃，6h)

↓

冷却(10℃左右)

↓

冷藏(1～5℃)

↓

成品14PPT课件微生物在食品工业中的应用

②

共生发酵法生产工艺双歧杆菌、酵母共生发酵乳的生产工艺流程如下：原料乳

↓

标准化≥9.5%↓蔗糖10%＋葡萄糖2%→调配↓

均质(15～20MPa)

↓

杀菌(115℃，8min)↓

冷却(26～28℃)↓

两歧双歧杆菌6%→接种←乳酸酵母3%

↓

发酵(26～28℃，2h)

↓

升温(37℃)

↓

发酵(37℃，5h)

↓

冷却(10℃左右)

↓

罐装

↓

冷藏(l～5℃)

↓

成品15PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1.2.3干酪

干酪的主要成分是蛋白质和脂肪。干酪是在乳中（也可用脱脂或稀奶油）加入适量的乳酸菌发酵剂和凝乳酶，使蛋白质（主要是酪蛋白）凝固后，排除乳清，将凝块压成块状而制成的产品。制成后未经发酵的产品称新鲜干酪，经长时间发酵而成熟而制成的产品称为成熟干酪，这两种干酪称为天然干酪。16PPT课件微生物在食品工业中的应用

根据干酪的质地特性和成熟的基本方式，可将干酪分为硬干酪、半硬干酪、和软干酪三类。17PPT课件微生物在食品工业中的应用

（1）干酪生产工艺

一般工艺流程：

原料乳检验→净化→标准化调制→杀菌→冷却添加发酵剂→调整酸度→CaCl2→加色素→加乳凝酶→静置凝乳→凝块切割→搅拌→加热升温→排乳清→压榨成型→盐渍→生干酪→发酵成熟→上色挂蜡→成熟干酪18PPT课件微生物在食品工业中的应用

（2）菌种

根据最适生长温度不同，可将干酪生产的乳酸菌发酵剂菌种分为二大类：一类是适温型乳酸菌。另一类是具有脂肪分解酶和蛋白质分解酶的嗜热型乳酸菌。19PPT课件微生物在食品工业中的应用（3）干酪微生物的次生菌群

①霉菌。②酵母菌。③细菌。20PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1.3乳菌素在食品工业中的应用

乳酸链球菌肽Nisin，又称乳酸链球菌素，是从乳酸链球菌发酵产物中提取的一类多肽化合物，食入胃肠道易被蛋白酶所分解，因而是一种安全的天然食品防腐剂。21PPT课件微生物在食品工业中的应用

在分子组成中Nisin含有羊硫氨酸、β-甲基羊硫氨酸、脱氢丙氨酸、β-甲基脱氢丙氨酸四种不常见的氨基酸残基。仅对大多数革兰氏阳性菌（G+）具有抑制作用。Nisin在中性或碱性条件下溶解度较小，因此添加Nisin防腐食品必须是酸性。

22PPT课件微生物在食品工业中的应用5.1.3.1在罐头食品中的应用

5.1.3.2在肉制品中的应用

5.1.3.3在酒精饮料生产中的应用5.1.3.4在乳品工业的应用

23PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2微生物与发酵调味品5.2.1微生物与食醋

食醋按加工方法可分为合成醋、酿造醋、再制醋三大类。其中产量最大且与我们关系最为密切的是酿造醋，它是用粮食等淀粉质为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。24PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2.1.1醋酸细菌

（1）形态特征

醋酸细菌两端钝园和杆状，单生或呈链排列，无芽孢，属革兰氏阴性菌。周生鞭毛或极生鞭毛。

（2）生理生化特性

醋酸菌为化能异养型，合适的碳源是葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖，不能直接利用淀粉等多糖。生长繁殖最适温度为28～33℃，最适pH为3.5～6.5。25PPT课件微生物在食品工业中的应用

（3）醋酸细菌分类

①醋酸杆菌属。增殖最适温度高于30℃；主要作用是将酒精氧化为醋酸。

②葡萄糖氧化杆菌属。能在比较低的温度下（7～9℃）可以发育。

醋酸菌又分成两类，一类是不产生鞭毛的细菌，另一类是产生极生鞭毛的细菌，它们不能进一步氧化醋酸。26PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2.1.2酿醋工业常用和常见的醋酸菌

（1）许氏醋酸杆菌产酸量可高达11.5%。最适生长温度为28～30℃，达到37℃即不再产醋酸。

（2）恶臭醋酸杆菌一般能产酸6%～8%，有的菌株的副产品为2%葡萄糖酸，能把醋酸进一步氧化为CO2和H2O。

（3）攀膜醋酸杆菌最适生长温度为31℃，最高生长温度44℃。

（4）奥尔兰醋酸生长最适温度为30℃。

27PPT课件微生物在食品工业中的应用

（5）AS1.41醋酸生长最适温度为28～30℃，生成醋酸的最适温度为28～33℃，耐酒精浓度为8%（体积分数）。最高产醋酸7%～9%，产葡萄酸能力弱。能进一步将醋酸氧化为CO2和H2O。（6）胶膜醋酸杆菌（7）沪酿1.01醋酸菌28PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2.1.3中国传统食醋生产的工艺碎米→浸泡→磨浆→调浆→液化→糖化→酒精发酵→酒醪→醋酸发酵→醋醪→压滤→配兑→灭菌→陈醋→成品麸曲

酒母

醋酸菌

↓

↓

↓

29PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2.1.4食醋酿造用微生物类群及其作用

（1）曲霉菌曲霉菌有丰富的淀粉酶、糖化酶等酶系。（2）酵母菌

（3）醋酸菌30PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2.2微生物与酱油

酱油是一种常用的咸味调味品，它是以蛋白质原料和淀粉质原料为主的经微生物发酵酿制而成。31PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2.2.1酱油酿造中的微生物（1）米曲霉成熟后的米曲霉菌丛呈黄褐色或绿褐色，分生孢子呈放射状，为球形或近球形。米曲霉是好气微生物，最适合生长的培养基水分为45%，pH为6.5-6.8。

（2）酱油曲霉（3）酵母菌鲁氏酶母是酱油酿造中的主要酵母菌。最适生长温度为28～30℃，在38～40℃生长缓慢，42℃不生长，最适pH4～5。

（4）乳酸菌（5）其他微生物

32PPT课件微生物在食品工业中的应用

5.2.2.2酱油生产工艺

固态低盐发酵法工艺流程：原料混合→润料→蒸料→冷却→接种曲→深层通风培养→成曲→粉碎↓成熟酱←酱醅保温发酵←入发酵容器←拌和制醅↑稀盐水糖↑糖浆↑盐水33PPT课件微生物在食品工业中的应用

工艺要求：制曲过程通常是采用人工接种米曲霉或混合霉菌的方法来获得高品质的酱曲。米曲霉生长的最适温度为32～35℃，低于28℃和高于40℃生长缓慢，42℃以上停止生长。制曲时应控制前期温度32～35℃，有利于菌体生长；后期温度控制28～30℃，有利于蛋白酶的生成。34PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2.3微生物与其他发酵食品5.2.3.1泡菜泡菜是鲜蔬菜经微生物发酵，产生乳酸及其他风味物质的食品。

（1）工艺流程：菜卤（盐水、黄酒、花椒、生姜等）↓鲜菜洗净（控干水分）→入缸→封缸（隔绝空气）35PPT课件微生物在食品工业中的应用

（2）在腌制泡菜的过程中，微生物的类群的变化①微酸阶段。②酸化成熟阶段。③过酸阶段。

判断泡菜质量的好与坏与发酵初期微酸阶段的乳酸积累有关。36PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2.3.2榨菜

是利用盐腌制与微生物发酵的共同作用而制成的。属于酱腌食品。盐腌不仅能杀死植物细胞，并将水分和可溶性物质抽出，使蔬菜组织变紧，食之有脆感觉，而且可以起到防腐作用。37PPT课件微生物在食品工业中的应用5.2.3.3豆腐乳腐乳在世界发酵食品中独树一帜，西方人称之为“东方的植物奶酪”。腐乳是以大豆为原料，将大豆洗净、浸泡、磨浆、煮沸、加入适量凝固剂，除去水分制成豆腐，将豆腐切成小方块，接种微生物进行发酵，然后经过腌制，配料装坛后发酵即成。38PPT课件微生物在食品工业中的应用

（1）酿造腐乳微生物

中国酿造的微生物大多为丝状真菌，如毛霉属、根霉属等，其中以毛霉菌酿造的腐乳占多数。39PPT课件微生物在食品工业中的应用

①五通桥毛霉。最适生长温度10～25℃，低于4℃下勉强能生长，高于370C不能生长。②腐乳毛霉。孢子椭圆形，表面光滑。它的最适生长温度为29℃。③总状毛霉。该菌种的最适生长温度为23℃，在低于4℃和高于37℃环境下都不能生长。④根霉。⑤细菌和酵母菌。⑥米曲霉。最适培养温度37℃。⑦羊肚菌。40PPT课件微生物在食品工业中的应用（2）毛霉型腐乳工艺流程：选料→浸泡→磨浆→甩浆→煮浆→点浆→压榨→豆腐坯→接种→培养→搓毛→腌坯↓↓豆渣成品←后发酵←装坛↑配料41PPT课件微生物在食品工业中的应用5.3微生物与酿造酒5.3.1微生物酿造蒸馏酒

蒸馏酒是用高梁、小麦、玉米、薯类等淀粉质原料经蒸煮、糖化、发酵和蒸馏而制成。根据发酵剂与工艺的不同，一般按曲种可将蒸馏酒分为大曲酒、小曲酒和麸曲白酒。42PPT课件微生物在食品工业中的应用5.3.1.1大曲

大曲作为酿制大曲酒的糖化剂、发酵剂，在制造过程中依靠自然界带入的各种野生菌（包括细菌、霉菌和酵母菌），在以大麦为主的淀粉质原料上生长繁殖，保证了各种酿酒用的有益微生物，再经风干、贮藏即为成品大曲。大曲有高温曲（制曲温度60℃以上和中温曲（制曲温度不超过50℃）两种类型，目前中国大多数著名的大曲白酒均采用高温制曲生产，如贵州的茅台酒、五粮液酒、山西汾酒等。43PPT课件微生物在食品工业中的应用

（1）高温型大曲制作工艺流程：小麦→调料→磨碎→添加曲母和水→拌料→踩曲→堆积培养→成品曲贮藏大曲中含有丰富的微生物，提供了酿酒所需要的多种微生物混合菌群。特别是大曲中含有霉菌，这是世界上最早把霉菌应用于酿酒的实例。44PPT课件微生物在食品工业中的应用

（2）大曲中微生物类群霉菌有黑曲霉群、灰绿曲霉群、毛霉、根霉及红曲霉等。细菌中主要以芽孢杆菌类较多。酵母菌类则以酒精酵母、汉逊氏酵母和假丝酵母较为常见，生酸细菌以乳球菌和乳酸杆菌为主。45PPT课件微生物在食品工业中的应用5.3.1.2小曲及微生物类群

小曲又名药曲，是以米粉、米糠和中草药接入纯种根霉和酵母菌或二者混合菌种曲，再经制坯、入室培养、干燥等工艺制成。

小曲中优势微生物种类：根霉和少量毛霉、酵母等，此外，还有乳酸菌类，醋酸菌类及污染的杂菌。46PPT课件微生物在食品工业中的应用5.3.1.3麸曲及微生物类群

麸曲又名糖化曲，是固态发酵法酿造白酒的糖化剂。采用麸曲加酵母替代传统的大曲，所酿制的白酒称麸曲白酒。47PPT课件微生物在食品工业中的应用5.3.2微生物与啤酒

啤酒是以麦芽为主要原料的酿造酒，是各种酒类中酒精含量最低的饮料酒，人们在适量的饮用时，对人体的毒害相对较小，加之营养丰富，深受消费者喜爱。

48PPT课件微生物在食品工业中的应用5.3.2.1啤酒工艺啤酒酿造工艺是大麦、水为主要原料，以大米或其他未发芽谷物、啤酒花为辅助原料。

酵母是决定啤酒质量的最熏要的因素之一。它与原料一起决定了啤酒的pH、香味和最终质量。49PPT课件微生物在食品工业中的应用5.3.2.2酿造啤酒的微生物

（1）啤酒酵母细胞呈圆形、卵圆形或腊肠形，根据细胞的长宽比例不同分为三组类型：第一类细胞长宽比小于2，主要用于酒精和白酒等蒸馏酒的生产；第二类细胞长宽比为2，细胞出芽长大后不脱落，继续出芽，易形成芽簇，主要用于啤酒和果酒的酿以及面包发酵。在啤酒酿造中，酵母易浮在泡沫层中，可在液面发酵和收集，所以这类酵母又称“上面发酵酵母”；第三类细胞长宽比大于2，此类酵母能够耐高渗透压，用于糖蜜酒精和老姆酒的生产。50PPT课件微生物在食品工业中的应用

（2）葡萄汁酵母也叫卡尔酵母细胞呈椭圆形或长椭圆形，细胞以出芽方式进行无性繁殖，形成有规则的假菌丝。

（3）常见的杂菌最重要的是乳杆菌、啤酒片球菌和某些野生酵母。变形黄杆菌在啤酒中留下邪杂味，产气气杆菌是污染麦芽汁的杂菌。51PPT课件微生物在食品工业中的应用5.4微生物与单细胞蛋白

单细胞蛋白简称SCP，主要是指酵母、细菌、真菌等微生物蛋白质资源，即用发酵法培养微生物而获得的菌体蛋白，又叫微生物蛋白、菌体蛋白。按产生菌的种类不同，又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。52PPT课件微生物在食品工业中的应用

这些微生物通常要具备下列条件：所生产的蛋白质等营养物质含量高，对人体无致病作用，味道好并且易消化吸收，对培养条件要求简单，生长繁殖迅速等。53PPT课件微生物在食品工业中的应用

单细胞蛋白具有以下优点：第一，生产效率高；第二，生产原料来源广，一般有以下几类：①农业废物、废水②工业废物、废水③石油、天然气及相关产品；第三，可以工业化生产，它不仅需要的劳动力少，不受地区、季节和气候的限制，而且产量高，质量好。54PPT课件微生物在食品工业中的应用5.4.1单细胞蛋白的作用5.4.1.1作为食用蛋白质

单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。蛋白质含量高达40%～80%，而且氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸，单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富的酶类。55PPT课件微生物在食品工业中的应用5.4.1.2作为畜禽饲料添加剂

56PPT课件微生物在食品工业中的应用5.4.2生产SCP的微生物

在20世纪60年代末和70年代初期，开发了多种由烷烃类物质产生的SCP工艺，能够利用烷烃的微生物主要有细菌和放线菌，如产碱杆菌、假单孢菌、节杆菌、短杆菌等，其次为酵母菌属。57PPT课件微生物在食品工业中的应用5.4.3生产SCP对菌种的要求

SCP的生产工艺依据原料和菌种的特性的不同而异。目前以淀粉质为原料生产SCP的最佳方法是酵母菌混合培养法，即采用对淀粉分解活力高的酵母（或霉菌）与快速生长的酵母混合培养。58PPT课件微生物在食品工业中的应用5.5食品工业中微生物酶制剂酶是一种生物催化剂，具有催化效率高、反应条件温和和专一性强等特点。

利用微生物生产生物酶制剂要比从植物瓜果、种子、动物组织中获得更容易。59PPT课件微生物在食品工业中的应用5.5.1主要酶制剂及产酶微生物5.5.1.1淀粉酶

按照水解淀粉方式不同可将淀粉酶分为：α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和普鲁兰酶（葡萄糖异构酶）。

（1）α-淀粉酶也称液化淀粉酶，它作用于淀粉时可从淀粉分子内部切开α-1,4糖苷键生成糊精和还原糖。

工业上大规模生产α-淀粉酶主要微生物是细菌和霉菌，特别是枯草杆菌。60PPT课件微生物在食品工业中的应用

（2）β-淀粉酶β-淀粉酶由淀粉的非还原端开始作用，逐次分解直链淀粉为麦芽糖，但分枝部分及内侧部分则不被分解而列残留下来，即β-极限糊精。目前研究最多的是多黏芽孢杆菌、巨大芽孢芽杆菌、蜡状芽孢杆菌、环状芽孢杆菌和链霉菌等。61PPT课件微生物在食品工业中的应用

（3）糖化酶也称葡萄糖苷酶其作用方式与β-淀粉酶相似，也由淀粉非还原端开始，逐次分解淀粉为葡萄糖，它也能水解α-1,6糖苷键，所以水解产物除葡萄糖外，还有异麦芽糖，这点β-淀粉酶不同。

（4）葡萄糖异构酶也称普鲁兰酶、淀粉-1,6葡萄糖苷酶、R-酶等

异构酶可以分解支链淀粉α-1,6糖苷键，生成直链淀粉。

62PPT课件微生物在食品工业中的应用5.5.1.2果胶酶果胶酶是指能分解果胶质的多种酶的总称，根据不同的微生物来源将果胶酶分为：聚半乳糖醛酸酶、聚半乳糖醛酸裂解酶、聚甲基半乳糖醛酸裂和果胶酯酶。63PPT课件微生物在食品工业中的应用5.5.1.3纤维素酶

纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一类酶的总称。纤维素酶可分为酸性纤维素酶和碱性纤维素酶。5.5.1.4蛋白酶蛋白酶是水解蛋白肽键的一类酶的总称。按其降解多肽的方式分为：内肽酶和端肽酶。蛋白酶分为中性蛋白酶、碱性蛋白酶和酸性蛋白酶。64PPT课件微生物在食品工业中的应用5.5.1.5其他微生物酶类由酵母